燃煤蒸汽锅炉房课程设计说明书 - 副本.doc

一、 设计概况本设计为一蒸汽锅炉房，为生产、生活以及厂房和住宅采暖生产饱和蒸汽。生产和生活为全年用气，采暖为季节型用气。 生产用气设备要求提供的蒸汽压力最高为0.6MP，用气量为3.5t/h;凝结水受生产过程的污染，不能回收利用。采暖用气量为6.2t/h，其中生产车间为高压蒸汽采暖，住宅则采用低压蒸汽采暖；采暖系统的凝结水回收率达25%通风用气的凝结水回收率达80%。生活用汽主要供应食堂和浴室的用热需要，用气量为0.4t/h,凝结水回收率达80%。二、 设计原始资料 1、 1. 蒸汽负荷及参数：生产用汽 =3.5t/h, =0.40.6MPa,无凝结水回收采暖用汽 =6.2t/h, =0.40.6MPa,凝结水回收率=25%通风用汽 =0.88t/h, =0.2MPa,无凝结水回率=80%生活用汽 =0.6t/h, =0.06MPa,无凝结水回收2、 媒质资料：元素分析成分：煤的可燃基挥发分：应用基低位发热量KJ/Kg.3、 水资资料；总硬度： H=3.1me/L永久硬度：=1.0me/L总碱度：=2.1me/LPH值： PH : 7.5溶解氧： 6.58.9 mg/L悬浮物： 0溶解固形物：380me/L4、 气象资料：1) 年主导风向： 西北2) 平均风速: 3.5 m/s 3) 大气压：97870Pa4) 海拔高度: 396.9 m5) 最高地下水位：-3.5m6) 土壤冻结深度: 无土壤冻结情况7) 冬季采暖室外计算温度：-58) 冬季通风室外计算温度：19) 采暖用气天数：100天10) 通风用气天数：100天三、 热负荷计算及锅炉选择1、 热负荷计算：（1） 采暖季最大计算热负荷 t/h式中：考虑热网热损失及锅炉房汽泵、吹灰、自用蒸汽等因素的系数，取1.101.15；生产用汽的同时使用系数，取.0.8；采暖用汽的同时使用系数，取1.0；通风用汽的同时使用系数，取0.81.10；生活用汽的同时使用系数，取0.5； 1.12（0.83.5+1.06.2+0.90.88+0.50.4）=11.19 t/h (2) 非采暖季最大计算热负荷 D=K（KD+KD）=1.12(0.8x3.5+0.5x0.4)=3.36 t/h 2锅炉型号与台数的确定 根据最大计算热负荷11.19 t/h及生产、采暖和生活用均不大于0.6Mpa，本设计选用KZL4-1.3-AII型锅炉3台。采暖季3台锅炉基本上满负荷运行；非采暖季2台锅炉运行，负荷率约在左右，锅炉的维修保养可在非采暖季进行，故本锅炉房不设置备用锅炉。四、给水及水处理设备的选择1、 给水设备的选择（1） 锅炉房给水量的计算 G=KD（l+P） t/h 式中： K给水管网漏损系数，取1.03； D锅炉房蒸发量，t/h; P锅炉排污率，%，本计算根据水质计算，取10%。 对于采暖季，给水量为 G=KD（l+p）= 1.0311.19(1+0.1) = 12.68 t/h 对于非采暖季为 D=KD（l+ p）= 1.033.36(1+0.1) = 3.81 t/h（2） 给水泵的选择 给水泵台数的选择，应能适应锅炉房全年负荷变化的要求。本锅炉房拟选用4台电动给水泵，其中1台备用。采暖季3台启用，其流量应大于1.1x12.68 = 13.95 t/h，现选用：型号 流量 6 扬程 1127 KPa电机型号 功率 7.5 KW转数 2950 r/min进水管Dg40，出水管Dg40。 因KZL4-1.3-AII型锅炉为轻型炉墙结构，炉体蓄热能力不大；停电时“给水泵停止给水不会造成锅炉缺水事故”，所以，本设计不设置备用汽动给水泵。（3） 给水箱体积的确定本锅炉房容量虽小，按“低压锅炉水质标准”规定给水应经除养处理。考虑到作为课程设计，为简化系统，本锅炉房按不设给水除养装置布置，将凝结水箱和软水水箱合一，作为锅炉的给水箱。为保证锅炉的安全可靠和检修条件，给水箱设中间隔板，以便水箱检修时相互切换使用。 给水箱体积，按储存1.25h的锅炉房额定蒸发量设计，外行尺寸300025002000，合计15。 2水处理系统设计及设备选择 根据原水水质指标，本设计拟采用钠离子交换法软化给水。由于原水总硬度为 3.1，属中硬度水，所以决定选用逆流再生钠离子交换器两台，以732树脂为交换剂。为提高软化效果和降低盐耗，两台交换器串联使用：当第一台交换器的软化水出现硬度时，随即把第二台串入使用；直至第一台交换器出水硬度达11.5时，停运第一台，准备再生，由第二台单独运行软化，如此循环使用。（1） 锅炉排污量的计算 锅炉排污量通常通过排污率来计算。排污率的大小，可由碱度或含盐量的平衡关系式求出，取两者的最大值。 按给水的碱度计算排污率：式中：给水的碱度，由水质资料可知为2.1me/L;锅水允许碱度，根据水质标准，对燃用固体燃料的水火管锅炉为22 me/L;凝结水回收率，本设计可由下式决定：20.14%= = 8.43%按给水中含盐量（溶解固形物）计算排污率：其中：给水含盐量，已知 380 me/L，锅炉允许含盐量，为4000me/L，所以：=8.38%故此，锅炉排污率取 10%。（2） 软化水量的计算锅炉房采暖季的最大给水量与凝结水回收量之差，即为本锅炉房所需补充的软化水水量： =1.0311.19（1+0.1）-（0.256.2-0.80.88）=10.42 t/h（3） 钠离子交换器的选择计算 钠离子交换器的选择计算表（表1）序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1软化水量t/h先前计算10.422软化速度m/h根据原水203所需交换器截面积0.5214实际交换器截面积F选用750交换器两台，交换运行0.4415交换剂层高hm交换器产品规格1.56运行时实际软化速度vm/h/F=10.42/0.44123.637交换剂体积VHf=1.50.4410.668交换剂工作能力732树脂1100150012009交换剂工作容量Ege=0.66120079210运行延续工作时间Th=24.8411小反洗时间min取用512小反洗水流速度m/h取用813小反洗耗水量F=0.44185/600.314静置时间min交换器回落，压脂平整，取用415再生剂（食盐）纯度%工业用盐，取用9516再生剂单耗qg/ge逆流再生9017再生一次所需再生剂量kgEq/1000=79290/10000.9575.0318再生液浓度%取用719再生一次稀盐液体积/1000=75.03/10000.071.0720再生一次耗水量近似等于1.0721再生速度m/h低速逆流再生，取用222再生时间min60/F=601.07/0.44127323逆流冲洗时间min低速将再生液全部顶出交换器7524逆流冲洗耗水量F/60=20.44175/601.1025小正洗时间min取用826小正洗速度m/h取用1227小正洗耗水量F/60=0.441812/600.7128正洗时间min取用529正洗速度m/h取用1830正洗耗水量F/60=0.441518/600.6631再生过程所需总时间min+=5+4+73+75+8+517032再生需用自来水耗量+=0.3+0.71+0.661.6733再生需用软水耗量+=1.07+1.12.1734再生一次总耗水量+=1.67+2.173.84 逆流再生离子交换器逆流再生离子交换器在连续运行810周期后，一般宜进行一次大反洗，以除去交换剂层中的污物和破碎的交换剂颗粒。大反洗流速取10。时间约15。 大反洗后的第一次再生，其再生剂耗量比正常运行时约增大一倍。 大反洗前，应先进行小反洗，以保护中间排管装置。（4） 再生液（盐液）的配置和储存设备 为减轻搬运食盐等的劳动强度，本设计采用浓盐液池保存食盐的方法，即将运来食盐直接倒入浓盐液池。再生时，把浓盐液提升到稀盐液池，用软水稀释至要求的程度，再由盐液泵输送至离子交换器再生。1） 浓盐液池体积的计算本锅炉房钠离子交换器运行周期为24.8+2.83=27.63，每再生一次需耗盐75.03kg，如按储存10天的食盐用量计算，则浓溶液（浓度26%）池的体积为 2） 稀盐液池体积的计算再生一次需稀盐液（浓度5%）的体积为1.07，若按有效容积系数0.8计算，稀盐液池体积为1.5m。本设计拟用混凝土砌筑一个尺寸为200020001000盐池。浓，稀盐池各一半。3） 盐液泵的选择盐液泵的作用：其一是把浓盐液提升到稀盐液池；其二是输送稀盐液至离子交换器，过量的部分稀盐液池进行扰动，使之浓度均匀。盐液泵运行时间短，不需设制备用泵。为防盐液腐蚀，选用102型塑料泵一台：流量6t/h，扬程196Pa，电极功率1.7KW，转速2900r/min。该泵进口管径Dg40，Dg40。4）原水加压泵的选择有时自来水水压偏低，为了确保再生时所需的反洗水压和软化过程所需克服交换器阻力的水压，特设置原水加压泵1台：型号，流量6/h,扬程1128Pa，电机,功率7.5KW，转速2950r/min。 该泵进口管径D40，出口管径D40。五 、汽水系统主要管道管径的确定 1锅炉房最大的用水量及自来水总管管径的计算 2自来水总管的流量，即为锅炉最大用水量，包括以下几项：（1） 运行交换器的软水流量G，计10.42t/h；（2） 备用交换器再生过程中的最大瞬量流量，以正洗流量计，FV=0.44118=7.94t/h（3） 引风机及给水泵的冷却水流量，按风机轴承箱进水管径D15，水速2m/s计算，冷却水流量约1.3t/h；（4） 煤厂，渣厂用水量，估计约0.5t/h；（5） 化验及其他用水量，大约0.7t/h；（6） 生活用水量，粗略取计1t/和。（7） 如此锅炉房最大小时用水量大约为(10.42+7.94+1.3+0.5+0.7+1)=21.86t。若取管内水速为1.5m/s，则自来水总管管径可由下式计算： d=2= 本设计选用自来水总管管径=894mm 2与离子交换器相接的各管管径的确定 交换器上个连接管管径与其本体的对应管径一致，即除进盐液管管径为D40外，各管管径均为D50。 3给水管管径的确定（1） 给水箱出水总管管径 出水总管的流量，按采暖季给水量G（12.68t/h）考虑，若取管内水速为2m/s，则所需总管内径为48mm。本设计适当留有余量，选用管径733.5mm d1=2=0.047m（2） 给水母管管径的确定 本设计采用单母管给水系统。给水母管管径确定与给水箱出水总管相同，即733.5mm。进入锅炉的给水支管与锅炉本体的给水管管径相同，直径为44.53.5mm，且在每一支管上装设调节阀。4蒸汽姆管管径 （1）蒸汽母管管径为了便于操作以及确保检修时的安全，每台锅炉的蒸汽母管直接接入分气缸，其直径为1334mm；每台锅炉的出口和分汽缸入口分别装有闸阀和截止阀。（2） 产用蒸汽管管径生产用汽管的蒸汽流量G=KD=1.123.5=3.92t/h生产用汽压力为0.4MPa，v=0.3816m/Kg，蒸汽流速取35m/s，则d=2=0.123m选取生产用汽管管径为1334mm （3）采暖用蒸汽管管径采暖用汽管流量为1.126.2=6.94t/h,蒸汽压力为0.2Mpa,仍按流速35m/s计算，d=2=0.249m决定选取管径2738.mm。（4）生活用蒸汽管管径 蒸汽流量为1.120.4=0.448t/h，蒸汽压力取用0.4M，v=0.3816m/Kg则d=2=0.042m经计算决定选用管径为573mm无缝钢管。（5）通风用蒸汽管管径 蒸汽流量为1.120.88=0.987t/h，蒸汽压力和取用流速与采暖蒸汽管相同，d=0.094m经计算决定选用管径为1084mm无缝钢管。 六 分汽缸的选用1. 分汽缸的直径的确定已经知道采暖期最大计算热负荷=11.19t/h,蒸汽压力P=0.6Mpa，比容=0.3155/Kg，若蒸汽在分汽缸中流速w取15m/s，则风汽缸所需直径为本设计采用3779mm无缝钢管作为分汽缸的筒体2. 分汽缸筒体长度的确定分汽缸筒体长度取决于接管管径，数目和结构强度，同时还顾及接管上的阀门的启闭操作的便利。本设计的分汽缸筒体上，除接有三根来自锅炉的进汽管（1334mm）和供生产（1334mm）、采暖（2738mm）及生活用汽（1084.35mm）的输出管外，还接有锅炉房自用蒸汽管（573.5mm），备用管接头（1084mm）、压力表接管（253mm）以及疏水气管等。分汽缸筒体结构和管径布置如图1所示，筒体由3779mm无缝钢管制作，长度为2820mm。七、送、引风系统的设备选择计算 为了避免互相干扰，锅炉的通风除尘系统按单台机组独立设置。以下均按单台锅炉的额定负荷为基础进行计算。1 锅炉燃料消耗量的计算根据生产用汽参数，本锅炉房降压到0.7Mpa运行。在此工作压力下，查得=170.42，=2768.4kj/kg ，r=2047.5kj/kg。又知固体不完全燃烧热损失=10%，锅炉效率=72%以及蒸汽湿度W=2%，给水温度45，如此，燃料消耗量= = 814Kg/h 而计算燃料消耗量为 Bj=B(1-) =814（1-0.1）=733Kg/h 2理论空气量和烟气量 V=1/0.21（1.866+0.7+5.55-0.7）=4.81 V=5.223送风机的选择计算 已知炉膛入口的空气过量系数=1.3，在计算及修正裕度后，每台送风机的风量为=5528.4/h 其中，为送风机流量储备系数，取1.05 因缺空气阻力计算资料，如按煤层及炉排阻力为748Pa、风道阻力为98Pa估算，则送风机所需风压为 Pa其中，为送风机压头储备系数，取1.1；为送风机设计条件下的空气温度，有风机样本查值为20C。 所以，选用T4-72-11型No4A送风机，规格：风量7460 /h，风压为1290Pa；电机型号，功率5.5Kw，转速1450r/min4、引风机的选择计算 计算除尘器的漏风系数后，引风机入口处的过量 系数=1.65和排烟系数=200，取流量储备系数=1.1，则引风机所需流量为=12141 需由引风机克服的阻力，包括：（1） 锅炉本体的阻力按锅炉制造厂提供资料，取588Pa（2） 省煤器的阻力根据结构设计，省煤器管布置为横4纵10，所以其阻力系数为 =0.5=0.510=5而流经省煤器的烟速为8.56m/s，烟温为290，有教材线算图8-3查的=22.6Pa，再进行重复修正，则省煤器的阻力为 =117Pa（3） 除尘器阻力本锅炉房采用XS-4B型双旋风除尘器，当烟气量为12000/h，阻力损失686Pa 。(4)烟囱抽力的烟道阻力由于本系统为机械通风，烟囱的抽力和阻力均忽略不计；烟道阻力约计为147Pa。因此，锅炉引风系统的总阻力为 =+=1538 Pa引风机所需压力=Pa其中风压储备系数取1.2，引风机设计条件下介质温度=200。所以，本设计选用Y5-47型No6C引风机，其流量12390/h，风压2400 Pa电机型号Y1602，功率15 kw，转速2620 r/min。 5.烟气除尘设备的选择链条锅炉排出的烟气含尘浓度大约在2000mg/以上，以减少大气污染，本锅炉房选用XS-4B双旋风除尘器，起主要技术数据如下：烟气流量12000，进口截面尺寸1200300mm，烟速9.3m/s；出口截面尺寸606mm，烟速11.8m/s；烟气净化效率90%92%；阻力损失588686Pa。除尘后，烟气的含尘浓度为=200 6.烟囱设计计算本锅炉房三台锅炉用一个烟囱，拟用红砖砌筑，根据锅炉房容量，由指导书中表6选用烟囱高度为40m。烟囱设计主要是确定其上、下口直径。烟囱上、下口直径的计算 1） 出口处的烟气温度烟气高度为40m，则烟囱的温降为=4.6其中修正系数A，可据砖烟囱平均壁厚0.5m，由教材表87查得为0.4。如此，烟囱出口出的烟温=-=200-4.6=195.42） 烟囱出口直径 =30906/h若取烟囱出口处的烟速为？m/s，则烟囱出口直径0.95m本锅炉房烟囱的出口直径为1m 。3） 烟囱底部直径若取烟囱锥度i=0.02，则烟囱底部直径为 =+2=1+2+0.02340=2.6m八、燃料供应及灰渣清除系统 本锅炉房运煤系统按三班制设计。因耗煤量不大，拟采用半机械化方式，即用电动葫芦吊煤罐上煤，吊煤罐的有效容积为？。灰渣连续排出，用人工手推车定期送至渣场。1 燃料供应系统（1） 锅炉房最大小时耗煤量计算按采暖季热负荷计算：=2.28 t/h(2) 运煤系统最大运输能力的确定 按三班工作制作业设计，最大运煤量为 =8t/h 式中： K考虑锅炉房将来发展的系数，取1； M运输不平衡系统，一般采取1.2； 运煤系统每班的工作时数，取6。82.2811.2/6=3.65 t/h 按吊煤罐有效溶剂估算，每小时吊煤8罐。2、 灰渣清除系统（1）锅炉放最大小时除灰渣量=2.286（）=1.184 t/h（2）除渣方式的选择锅炉灰渣连续排出，但考虑吧到需要排除的总灰渣量不大，故选用人工手推车定期送至渣场的方式。3、 煤场和灰渣场面积的确定（1） 煤场面积的估算本锅炉房燃煤由汽车运输；煤场堆、运采用铲车。据工业锅炉房设计规范要求，煤场面积现按贮存10昼夜的锅炉房最大耗煤量估算，即 =式中T锅炉每昼夜运行时间，24h；M煤的储备天数；N考虑煤堆通道占用面积的系数，取1.6；H煤堆的高度，4m，取2.5m；煤的堆积密度，约为0.8t/堆角系数，取用0.8。=547.2 本锅炉房煤场面积确定为550。为了减少对环境污染，煤场布置在最小频率风向的上风侧锅炉房西南侧；也便于运煤作业。（2） 渣场面积的估